A Tejút Hiányzó Miséje: Részben Megtalálható

Egy galaktikus műhold megmutatja, hol rejtőzik galaxisunk néhány megfoghatatlan anyaga.

Az olyan óriási galaxisok, mint a Tejút és az Andromeda, többnyire egzotikus sötét anyagból állnak. De galaxisunk hétköznapi anyagai is tartalmaznak egy rejtvényt, mivel annak nagy része hiányzik, és a tudósok továbbra sem fedezik fel. A csillagászok azonban a Tejút külterületén végigszántott galaxis megfigyelésével megbecsülték a galaxisunk fényes korongját körülvevő gázmennyiséget, és megállapították, hogy ez az anyag meghaladja a Tejút részünkön lévő összes csillagközi gázt és port.

A kozmikus mikrohullámú háttér mérései - az ősrobbanás utánvilágítása - azt jelzik, hogy az univerzumban az összes anyag egyhatoda hétköznapi, vagy barionos, protont és neutronot (vagy fizikusok szóhasználatában „barionokat”) tartalmaz, akárcsak csillagok, bolygók és az emberek. A Tejút körül keringő távoli tárgyak mozgása alapján a csillagászok becslése szerint galaxisunk nagyjából billiószor olyan hatalmas, mint a nap. Ha ennek az anyagnak ötöde sötét anyag, akkor ez az egzotikus anyag galaxisunk 830 milliárd naptömeget alkot; a barionos anyagnak a fennmaradó 170 milliárdot kell tennie.

A baj az, hogy galaxisunk összes ismert csillaga és csillagközi anyaga csak mintegy 60 milliárd naptömeget tesz ki: 50 milliárd csillagot és 10 milliárd csillagközi gázt és port. (A Tejút több mint 100 milliárd csillaggal rendelkezik, de a legtöbb kisebb, mint a nap.) Ez számtalan 110 milliárd hétköznapi anyagból álló naptömeget hagy számvetés nélkül. Ha a Tejút még a jelenleginél becsültnél is súlyosabb, akkor ez a hiányzó barionprobléma súlyosbodik, és ugyanaz a talány a többi óriási galaxist is sújtja.

Hol vannak az eltűnt baronok? Talán a Tejútrendszer körüli diffúz gáz halóban. A röntgensugárzó műholdak oxigénatomokat észleltek galaxisunkban, amelyek elvesztették nyolc elektronjuk nagy részét. Ez a jel azt jelenti, hogy olyan gázban élnek, amely több millió fokos meleg-sokkal melegebb, mint a nap felszíne. De mivel nem tudjuk, hogy ezek a sült oxigénatomok milyen messze vannak tőlünk, nem tudjuk pontosan felmérni a galaxis ezen alkotóelemének méretét. Ha meglehetősen közel vannak a lemezhez, akkor ez az úgynevezett circumgalactic közeg nem terjedelmes, ezért nem sokat jelent. De ha messze vannak, elterjedtek egy óriási glórián, ez a gáznemű anyag felülmúlhatja a galaxis összes csillagát, és ez az elkövetkező évezredek során üzemanyagot szolgáltat a csillagképzéshez.

A csillagászok szerencséjére a Tejút annyira hatalmas, hogy kisebb galaxisok sorozatát uralja, amelyek körbe forognak, amikor a holdak egy bolygó körül keringenek. A legpompásabb műholdas galaxis a Nagy Magellán Felhő, amely 160 000 fényévre ragyog a Földtől. Az összes többi galaktikus műholdhoz hasonlóan ez is a Tejútrendszer körül mozog, de társaival ellentétben bővelkedik gázban, amelyet lecsupaszítanak, amikor a halo saját gázába csapódik. Az elveszett gáz mennyisége attól függ, milyen sebességgel halad a szomszédunk, és mennyire sűrű a halogén gáz. Ez a sűrűség pedig tömeges becslést eredményezhet a glória gázára.

Nemrégiben a Hubble űrtávcső mérte meg a galaxis sebességét. Ez lehetővé tette, hogy a Columbia Egyetem munkatársa, Munier Salem, Gurtina Besla, az Arizonai Egyetem csillagászai és munkatársaik tanulmányozhassák a leszerelt gázt, és megbecsüljék, hogy a Tejútrendszer glóriájában a Nagy Magellán-felhő közelében lévő gáz sűrűsége 0,0001 atom köbcentiméterenként. Ez nem sok - csak körülbelül 10 000-szer kisebb -, mint a Tejút korongjában lévő csillagközi gáz, de a glória rengeteg ingatlant takar. A The Astrophysical Journal folyóiratban közzétett kutatásban a csillagászok azt feltételezik, hogy a gáz sűrűsége csökken a Tejútrendszer középpontjától számítva, és kiszámítják, hogy a gáz akár 26 milliárd naptömeget ad hozzá, vagyis megközelíti az összes Tej mennyiségének felét Way csillagai. Matthew Miller, a Michigani Egyetem végzős hallgatója, aki disszertációját a körülgalaktikus közegen fejezi be, szerinte ez a szám megfelel a korábbi becsléseknek, de a sűrűség közvetlenebb mérésén alapul.

Ennek ellenére az újonnan számított halogéngáz-tömeg a Tejútrendszer várható bariontartalmának mindössze 15 százalékát teszi ki. Besla szerint a halogén gáz valódi mennyisége valószínűleg nagyobb, mert sűrűsége kevésbé csökkenhet a távolságtól, mint azt a standard modellek feltételezik. Miller azt gyanítja, hogy az eltűnt barionok teljesen hiányozhatnak a Tejútról, még soha nem estek be a galaxisunkba a sötét anyaggal, ilyenkor az óriási galaxisok közötti hatalmas térben sodródnak.

Besla előrejelzése szerint a jövőbeli munka jobb mérést eredményezhet. Egy másik gázban gazdag galaxis - a Kis Magellán Felhő, 200 000 fényévnyire a Földtől - kering a Nagy Magellán Felhő körül. Táncuk több mint félmillió fényévnyi folyamba öntött gázt. Ennek a Magellán-áramlatnak a többsége túlmutat a Nagy Magellán-felhőn, és így máshol is meg kell vizsgálnia a glória gázsűrűségét, mondja Besla, tovább korlátozva a cirkógaktikus közeg tömegét.

Valójában a Föld csillagászainak szerencséje van: a néhány óriási galaxis egyikében laknak, amelyek két közeli, gázban gazdag műholdas galaxissal büszkélkedhetnek. "Elképesztő, hogy ez a rendszer mennyi információt nyújt számunkra" - mondja Besla. Ezzel szemben az összes, egy tipikusabb óriási galaxis körül keringő műholdból kifogyott a gáz, és minden ottani csillagász csendes irigységgel tekinthet a Tejútrendszer társaira.